短史记丨中国古代的“抛石机”技术,因何停滞不前?

抛石机(又称投石机、投石车)是中国古装剧中的一种常见的战争武器。其无坚不摧的破坏力,给很多人留下了深刻印象。

其实,中国古代的抛石机,受限于技术水平,长期未能在战场上发挥较大作用。直到宋元时期,蒙古人自阿拉伯人处学来一项“黑科技”,抛石机的威力才有了大幅提升。

威力有限的“拽索式”抛石机

关于抛石机,古人有很多不同叫法,包括“砲”“抛车”“发石机”等等。

作为一种战争武器,抛石机最早见于先秦时期的《孙膑兵法》《墨子》。唐代《太白阴经》、北宋《武经总要》、南宋《守城录》等兵书中,也保留有详细的图文资料。

从现存资料来看,自先秦至北宋,中国使用的都是“拽索式”抛石机,即利用人力拉拽绳索,抛射石弹。

这种抛石机的主体,大多是一副砲架和梢杆(即杠杆),梢杆上端挂着几条,甚至几百条绳索,下端是装石弹的“皮窝”。施放时,砲手们一起用力拉拽绳索,将皮窝里的石弹抛射出去。①

为了方便移动,一些抛石机下面还安装有车轮。

冯家昇《火药的发明和西传》)

中国有史料记载的应用抛石机的最早战例,是东汉末年的官渡之战。

《三国志》说,当时袁绍一方堆积土山,并在其上修建塔楼,居高临下地向曹营射箭。曹操命令使用“发石车”反击,摧毁了袁军的箭楼。抛石机发射时有很大的噪音,因此被袁军称为“霹雳车”。

曹军抛石机的威力如何,史书中没有明确的记载。可资参考的,是汉代人所作伪书《范蠡兵法》中的一句话:

“飞石重十二斤,为机发,行二百歩。”

以汉代度量衡计算,这大概相当于现在的3千克和276米。这么看的话,“霹雳车”大概只能毁坏下木结构的塔楼。

隋唐时期,应用抛石机的战例逐渐多起来。

如《新唐书》记载,瓦岗军围攻洛阳时,李密命人造了300辆抛石机。后来唐军进攻洛阳,李世民也使用了抛石机,史称:

“飞石重五十斤,掷二百歩。”

按照唐制换算,这种抛石机大概能将33千克的石头,抛出300米。②

安史之乱中,李光弼在太原使用的抛石机,需“二百人挽之”,据说一颗石弹发出去,能致死叛军数十名。不难想象,在战场上,指挥200人密切配合,操纵一具笨重的抛石机,完成装弹、站位、瞄准、发力等一系列操作,必然不是一件容易的事。

唐军将领王去荣,曾挟私怨杀县令杜徽,犯下死罪。但唐肃宗念其身怀“殊艺”,——“善放抛石,能守城邑”,有助于平定叛乱,不顾群臣反对,赦免了他的死罪,命他继续在军中效力。由此可见,王去荣这种以善用抛石机闻名的人,在当时可算是难得的“高科技人才”。

进入宋代,抛石机已频繁见于战场。宋、辽、金、西夏等各方军中都有装备。

靖康年间的汴京之役,被史家称为“中国战史上大量用砲的首开纪录”。当时,金军在汴京城外的宋军“军火库”(刘家寺)缴获大批抛石机、石弹,随即在城下布置起数百具抛石机,向城头集中发射,“飞石如雨”,每日打死宋军数十人。

《武经总要》中所记的部分抛石机及其性能(张剑兵在《中国古代抛石机研究》中整理)

作为防守的一方的宋军,也在城头上使用抛石机,打击金军。宋徽宗当初费尽心力,通过花石纲运来的各种奇石,这时都被利用起来,充当了抛石机的石弹。③

这一时期的抛石机种类繁多。仅《武经总要》里记下名字的就有18种,其中最大的一种“七梢砲”,需要抛射手250人、定放手2人,能将57千克的石弹,射出约80米。④

以上种种中国抛石机,虽然依赖经验积累,在不断提升发射石弹的重量和距离,但在战场上,仍只能杀伤人员或击毁塔楼,对于坚固的城墙则无能为力。

究其原因,是中国虽然使用抛石机1000多年,但技术上并无大的革新。

《武经总要》所记部分抛石机造型

阿拉伯人带来“配重式”抛石机

前文说到,宋军使用过各种抛石车。然而,当宋军在1273年的襄樊,见识到元军手上“回回炮”的威力时,他们仍是相当地震惊。

蒙古人非常重视抛石机这种武器。铁木真起兵之初,就建有一支“砲手军”。

1271年,忽必烈改国号为“大元”。不久后,元朝自西域招来回回砲匠阿老瓦丁和亦思马因。他们参照阿拉伯人的设计,为元军建造了一种全新的抛石机,即所谓的“回回砲”。

不同于中国传统的“拽索式”抛石机,回回砲采用的是“配重式”,即利用巨石或铁块的重力,抛射石弹。这种抛石机砲梢的头部悬挂重物,尾部用于放置石弹,重物通常要比石弹重上几倍。平时,砲梢的尾部用钩子固定在砲架上;战时,士兵松开钩子,重物猛然下坠,带动砲梢绕轴急速翻转,尾部的石弹在离心力作用下,一下抛射出去。⑤

回回砲(见于冯家昇《火药的发明和西传》)

除能抛射更重的石弹,抛出更远的距离外,回回砲还有两个显著的优点,一是操作人数大幅减少;二是操作难度极大降低。砲手军因而可以发挥更大的作用。

当时,元军正全力攻宋,前方统帅之一阿里海牙向忽必烈请求砲手,阿老瓦丁和亦思马因奉命支援。《元史》上说,亦思马因来到襄阳后:

“置炮于城东南隅,重一百五十斤,机发,声震天地,所击无不摧陷,入地七尺。”

在重约200千克石弹的打击下,已坚守襄阳五年的吕文焕彻底丧失斗志,投降元军。回回砲在襄阳暴得大名,后来人们干脆称之为“襄阳砲”。

依赖回回砲,阿老瓦丁也是屡立战功,“破潭州、静江等郡,悉赖其力”。⑥

在回回砲应用之前,中国史书中从未有主要依靠抛石机攻城成功的战例。故回回砲一经使用,就引起南宋方面的注意,宋末学者郑思肖在《心史》一书中说,

“其回回砲法,本出回回国,甚猛于常砲。至大之木,就地立陷,砲石大数尺,坠地陷入三四尺。”⑦

按照他的说法,回回砲比宋军使用的抛石机威力大得多,能将直径1米左右的巨石,打入地下1米多深。这种说法可能有不小的夸张,但足见宋人对回回砲的惊惧。

宋军后来也曾仿制回回砲,但为时已晚,回天无力。

关于回回砲的威力,直到明朝还有流传。明人丘濬说,元军自从有了回回砲,“用以攻城,城无不破;用以击舟,舟无不沉”。但丘濬误以为回回砲与唐代李光弼使用的巨砲是一种东西,是中原的东西“流入西番”,让回回人学了去。

其实,到了明代,战场上已较多使用火器,无论是传统的抛石机,还是引进的回回砲,都已落伍。清人编的《明史》里,说回回砲“造法不传”。

有关抛石机的思考

按照一些研究者的说法,抛石机最早由中国发明,然后传往周边国家;阿拉伯国家的相关技术,也是在与唐军作战中取得,并将其带往欧洲。⑧

这一观点或有许多可商榷之处。不过,可以肯定的是,中国确实是世界上较早使用抛石机的国家。

如此,就有了一个值得深思的问题:究竟是什么,阻碍了古代中国人对抛石机技术的革新?

原因可能是很复杂的。至少应该包括如下两点:

(1)抛石机制造等军事技术,被历代政府视为机密。

前文说到,明人丘濬十分看重回回砲。他曾建议皇帝,让民间献出图纸,以后“有私藏者、制者罪之”(私自收藏图纸或制造,都要问罪),即使是边关将领,也是“非警急不许辄造”(没有敌人进犯,不得擅自制造)。丘濬说,他这是借鉴宋徽宗的执政经验——宋徽宗曾禁止民间学习或制造神臂弓。⑨

由于存在此种严格的保密措施,自秦汉至唐宋,中国的古代典籍,没有留下任何一个掌握抛石机技术的工匠的名字(前文提及的唐军将领王去荣,是擅长操作抛石机,并非制造抛石机的工匠);而回回砲的制造者,却明确载入了史册,是阿老瓦丁和亦思马因。

重庆钓鱼城遗址中的抛石机塑像(网友“灵岩草”摄)

(2)如一些论者所指出的那样,中国古代科技,存在着一种重技术轻原理的趋向。

具体到抛石机的问题上,古人利用已有技术,总结经验,制造出了各种各样的抛石机。但要突破技术局限,显著增大抛石机的抛射力量,首要之务,其实是理解抛石机的运作原理——但这方面的史料极少。⑩

不止是抛石机的研制,小孔成像、磁针指南等,也同样存在着重技术(发现)轻原理的趋向——自墨子到沈括,小孔成像这一现象,长期处于重复发现的状态,墨子曾经发现过的,沈括、陆游们于千年之后,还在重新发现。

至于为何会有这种趋向,那是另一个更复杂的问题了。

注释

①王荣:《我国原始的炮兵武器》,《文物》1960年第4期。

②钟少异:《中国古代军事工程技术史:上古至五代》,山西教育出版社2008年,第490—491页。

③赵铁寒:《火药的发明》,正中书局1978年,第55—60页。

④张剑兵:《中国古代抛石机研究》,郑州大学2007年。

⑤王兆春:《中国古代军事工程技术史:宋元明清》,山西教育出版社2007年,第34页。

⑥《元史·方技传》,《元史》卷二百三。

⑦马建春:《蒙元时期“回回”炮的东传及其作用》,《大食·西域与古代中国》,上海古籍出版社2008年,第387—398页。

⑧吉辰:《隋唐时期的抛石机:形制、性能、实战与传播》,《唐史论丛》第22辑,三秦出版社2016年。

⑨(明)丘濬:《大学衍义补(下)》,金良年整理,上海书店出版社2012年,第311页。

⑩桑花恒:《之抛石机研究》,广西民族大学2015年。